DE3248184C2 - Röngtenstrahlungsdetektor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Röngtenstrahlungsdetektor und Verfahren zu seiner Herstellung

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahlungsdetektor für einen rechnergestützten Röntgentomographen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Detektors. Der Detektor weist ein mit einem Gas (2) zur Erfassung bzw. Messung der Röntgenstrahlung gefülltes Gehäuse auf, in welchem flache Signalelektrodenplatten (6) und Vorspannelektrodenplatten (7) einander abwechselnd und in regelmäßigen gegenseitigen Abständen angeordnet sind, so daß eine Anzahl von räumlich getrennten Meßzellen festgelegt wird. Wenn Röntgenstrahlung nach dem Durchgang durch ein Untersuchungsobjekt in die Meßzellen eintritt, wird die Röntgenstrahlungsenergie in einen über die Elektroden der Signalelektrodenplatten (6) fließenden elektrischen Strom umgewandelt, so daß die übertragene Röntgenstrahlung erfaßt bzw. abgegriffen werden kann. Bei diesem Röntgenstrahlungsdetektor sind Mittel zur Ermöglichung einer dichtgedrängten Anordnung der Signalelektrodenplatten (6) und der Vorspannelektrodenplatten (7) im Gehäuse vorgesehen, so daß ein Röntgentomogramm höherer Auflösung erhalten werden kann.

Description

SSiHESSS SS
Öffnung einnehmen, und daß die auf beiden Seiten so spannelektrodenplatten 7 anlegbar ist
der Sienalelekirodenplatte (6) vorgesehenen Elek- Wenn im Betneb des beschriebenen Detektors Ront-
4. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenstrah- in Wechselw.rkung
Atomen
einander 1 "gen und die mit einer Vielzahl von einan- zeugen. Da die Größe des erzeugten Stroms der einfal·
der Paarweise gegenüberliegenden Nuten (A 1, Sl) 60 lenden Röntgenstrahlungsenerg.e proportional ist:. wird
Z EiSung der Ränder der Signal- und Vor- durch Messung jedes Stroms der mit Gen S'gnalelektro-
spannSek"rodenplatten (6 bzw. 7) versehen sind, denplatten 6 verbundene Zuleitungen fließt, die Bestim-
vorgesehen wird daß die Ränder der Elektroden- mung der Röntgenstrahlungsenerg.e in jeder e.nzelnen
platten zu ihrer Ausrichtung in die Nuten der Scha- Meßzelle möglich. . .... . Pnrm
b one eingesetzt werden, daß auf Ober- und Unter- 65 Röntgentomographen liefern Sehn.ttbüder in Form
Sen dTSSaTiid Vorspannelektrodenplatten von Scheiben des der medizm.schen Untersuchung· un-
dfc"flachen Tragplatten (13,15) angeordnet und mit terworfenen Obejekts. Die erhaltenen Sehn.«bilde.
Hilfe eines Klebemittel an den Ober- und Unter- sollten eine hohe Auflösung besitzen. D.es bedeutet, daß
Schnittbilder gewünscht werden, die deutlich auch kleinste Teile innerhalb eines menschlichen Organs zeigen. Der Auflösungsgrad stellt daher einen der Hauptfaktoren für die Leistungsbewertung des Röntgeniomographen dar.
Die Auflösung der Bilder hängt weilgehend von dem verwendeten Röntgenstrahlungsdetektor ab. Eine Verbesserung der Auflösung kann erreicht werden, wenn die Signal- und Vorspannelektrodenplatten im Inneren des Röntgenstrahlungsdetektors in dicht gedrängter Verteilung angeordnet sind. Bisher standen jedoch, wie nachstehend anhand der Fig.2 und 3 näher erläutert werden, einer solchen dichten Verteilung, d. h. eng gedrängten Anordnung, verschiedene Hindernisse im Wege.
In Fig.2 sind Signalelektrodenplatten 6 dargestellt, die bei dem aus der bereits genannten DE-OS 26 07 801 bekannten Röntgenstrahlendetektor zur F'höhung der Bildauflösung vorgesehen ist. Dabei besteht eine flache Platte 61 aus einem Isoliermaterial, und auf beiden Seiten der P'atte 61 sind aus einem elektrisch leitenden Material bestehende Elektroden 62 angeordnet. Die Elektroden 62 sind mit ihren jeweiligen Zuleitungen 1, mittels Metall-Fahnen elektrisch verbunden. Die Vorspannelektrodenpiatten 7 sind über eine Leitung 8 an eine Spannung Vi gelegt.
Gemäß F i g. 2 besitzt jede Meßzelle 10 für einen Kanal eine Breite d, die nur halb so groß ist wie bei einer Anordnung gem. F i g. 1, bei der jede Signalelektrodenplatte 6 einfach aus einer Metallplatte besteht. Dennoch besitzt der Röntgenstrahlungsdetektor gemäß Fig.2 einen noch näher zu erläuternden Nachteil, welcher die Erzielung klarer und scharfer Tomogramme vorhindert.
Bei der Anordnung gemäß F i g. 2 entsteht eine große Kapazität Ci (vgl. F i g. 3) zwischen benachbarten Kanälen, z. B. Kanäle a und b, über den dazwischengefügten Isolator 61. Der an den beiden Kanälen erzeugte elektrische Strom wird einer in Fig. 3 dargestellten Schaltung eingespeist, in welcher er mittels eines Integrators zur Messung in eine Spannung umgewandelt wird. Die Schaltung gemäß Fig.3 enthält Verstäker U] und Ui. Der erwähnte Kapazität Q bewirkt eine Störung zwischen den beiden Kanälen, durch welche das Entstehen klarer und scharfer Tomogramme behindert wird.
Aus der DE-OS 28 24 995 ist ein mehrzelliger Strahlungsdetektor bekannt mit einer mit ionisierbarem Gas gefüllten Kammer und Isolationsgliedern, die auf einander zugewandten Seiten Nuten aufweisen. In gegenseitigen Abständen angeordnete Elektrodenplatten greifen mit ihren entgegengesetzten Rändern in die Nuten ein. Diese Ränder können mit einem Klebstoff in den Nuten fixiert werden. Von den Elektrodenplatten werden elektrische Leitungsverbindungen zum Äußeren der Kammer geführt, wobei diese Verbindungen teilweise auch in Form gedruckter Schaltungen vorliegen können.
Ausgehend von dem aus der DE-OS 26 07 801 bekannten Detektor ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Röntgenstrahlungsdetektor zu schaffen, bei dem trotz sehr gedrängten Aufbaus eine gegenseitige Störung benachbarter Kanäle vermieden wird.
Die obige Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine zur Darstellung des Innenaufbaus teilweise weggebrochene schematische perspektivische Darstellung eines bekannten Röntgenstrahlungsdetektors, F i g. 2 eine schematische Darstellung eines bekannten Röntgenstrahlendetektors mit höherer Auflösung,
F i g. 3 ein Schaltbild eines Eingangskreises für eine der Signalelektrodenplatten gemäß F i g. 2,
F i g. 4 eine schematische Darstellung der Elektrodenplatten und ihrer elektrischen Anschlüsse bei einem Röntgenstrahlungsdetektor als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 5 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene
ίο perspektivische Darstellung einer zur Verwendung beim Detektor vorgesehenen Signalelektrodenplatte gemäß F i g. 4,
Fig.6—9 Darstellungen anderer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Röntgenstrahlungsdetektors unter Verwendung eines elektrisch leitenden Gummis als elektrisches Anschlußmittel,
Fig. 10—12 Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Röntgensirahlungsdetektors unter Verwendung einer Leiterplatte als elektrisches Anschlußmittel und
F i g. 13 und 14 perspektivische Teilansichten noch eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Röntgenstrahlungsdetektors zur Veranschaulichun.g der Art und Weise, auf welche Signal- und Vorspannelektrodenplatten mit Hilfe einer Vorrichtung oder Schablone ausgerichtet werden.
Die F i g. 1 —3 sind eingangs bereits erläutert worden.
Die F i g. 4 und 5 veranschaulichen Konstruktion und
Anordnung der bei einem Röntgenstrahlungsdetektor verwendeten Signalelektrodenplatten sowie ihre elektrischen Anschlüsse. Insbesondere zeigen F i g. 4 die Anordnung der Signal- und Vorspannelektrodenplatten des Röntgenstrahlungsdetektors mit ihren elektrischen Anschlüssen und F i g. 5 den Aufbau einer einzelnen Signalelektrodenplatte. Gemäß F i g. 5 besteht die Signalelektrodenplatte aus einer flachen Schutzplatte 65 aus einem elektrisch leitenden Material sowie auf beiden Seiten dieser Schutzplatte vorgesehenen Isolierschichten 66. Auf den Isolierschichten 66 sind Elektroden 67 aus elektrisch leitendem Material ausgebildet. Wenn Röntgenstrahlung in eine Meßzelle 10 eintritt, werden hierbei sekundäre Photonen erzeugt. Um einen Eintritt solcher Photonen in die benachbarten Meßzellen zu verhindern, bestehen die Schutzplatten 65 und/oder die Elektroden 67 bevorzugt aus einem für Röntgenstrahlung im wesentlichen undurchlässigen Werkstoff. Geeignete Werkstoffe hierfür sind Molybdän, Tantal, Wolfram usw., die außerdem elektrisch leitfähig sind.
In einem speziellen Ausführungebeispiel besteht die Schutzplatte 65 aus Wolfram oder Molybdän, wobei an beiden Flächen der Schutzplatte 65 mit Hilfe geeigneter Mittel flexible (gedruckte) Leiterplatten angebracht sind. Jede Leiterplatte wird durch Aufdampfung von Kupfer auf eine aus Polyimid bestehende Isolierschicht 66 im Vakuum hergestellt, so daß sie die Elektrode 67 der Anordnung bildet.
Der Röntgenstrahlungsdetektor gemäß Fig. 4 enthält die Signalelektrodenplatte 6 mit dem in F i g. 5 dargestellten Aufbau, wobei die Sdiutzplatten 65 der Signalelektrodenplatten 6 über die Leitung 11 an Masse liegen. Mit den betreffenden Schutzplatten 65 sind Zuleitungen 9 zur Gewinnung eines Ionisierungsstroms verHunden. Da die Schutzplatten 65 an Masse liegen, entsteht über die benachbarten Kanäle nicnt die vorher erwähnte Kapazität Ci.
Die F i g. 6 und 7 veranschaulichen Hauptteile eines anderen Röntgenstrahlungsdetektors zur Veranschaulichung der den Vorspannelektrodenplatten 7 zugeord-
neten elektrischen Anschlußmittel sowie der Schutzplatten 65 der Signalelektrodenplatten 6. F i g. 6 ist eine perspektivische Darstellung des Detektors, während F i g. 7 den Detektor in Vorderansicht, in Richtung des Pfeils A in Fi g. 6 gesehen, veranschaulicht. Die Signalelektrodenplatten 6 und die Vorspannelektrodenplatten 7 entsprechen dabei im wesentlichen den mit denselben Ziffern bezeichneten Elektrodenplatten in den vorhergehenden Figuren, nur mit dem Unterschied, daß jede Elektrodenplatte mit einer Aussparung C versehen ist. Die Elektrodenplatten 6 und 7 sind auf noch näher zu beschreibende Weise durch flache Tragplatten 13 und 15 gehaltert. Letztere sind, wie bei D in F i g. 6 angedeutet, jeweils mit einer Ausnehmung versehen. In die Ausnehmungen D der Tragplatten 15 und 13 sind als Leitungen 17 bzw. 19 Schnüre oder Bänder aus einem elektrisch leitfähigen Gummi oder Kautschuk eingesetzt. An die Leitung 17 aus leitfähigem Gummi liegt eine Spannung Vi an, während die Leitung 19 an Masse liegt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Detektor werden die Vorspannelektroden 7 in den Positionen B in die Leitung 17 eingedrückt. Auf ähnliche Weise werden die Schutzplatten 65 der Signalelektrodenplatten 6 in den Positionen E in die Leitung 19 eingepreßt. Die Vorspannelektrodenplalten 7 und Schutzplatten 65 sind daher mit den elektrischen Leitungen 17 bzw. 19 elektrisch verbunden, wobei sie jedoch aufgrund der in den Elektrodenplatten 6 bzw. 7 vorgesehenen Aussparungen C mit den jeweils anderen Leitungen 19 bzw. 17 nicht in Berührung stehen. Bei dieser Anordnung der Vorspannelektrodenplatten 7 und Schutzplatten 65 ist daher die Verdrahtung mittels gesonderter Zuleitungen nicht erforderlich. Im Gegensatz zur bisherigen Anordnung sind daher keine abstehenden Anschlußpunkte vorhanden. Die Elektrodenplatten 6 und 7 können somit in engeren gegenseitigen Abständen angeordnet werden.
Während bei der dargestellten Ausführungsform die Leitungen 17 und 19 in der dargestellten geometrischen Beziehung zu den Schutzplatten 65 und den Vorspannelektrodenplatten 7 zwischen den Tragplatten 13 und 15 angeordnet sind, sind auch andere Ausführungen möglich. So können die Leitungen 17 und 19 in jeder beliebigen Beziehung zu den rechteckigen Elektrodenplatten 6 und 7 angeordnet sein. Die in den Tragplatten 13 und 15 ausgebildeten Ausnehmungen Ό zur Aufnahme der Leitungen 17 und 19 sind ebenfalls nicht zwingend erforderlich. Wenn beispielsweise gemäß F i g. 8 die Elektrodenplatten 6 und 7 jeweils mit einer Aussparung Feiner zweckmäßigen Größe versehen werden, sind die Ausnehmungen Dunnötig.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 und 7 sind außerdem die Elektrodenplatten 6 und 7 jeweils mit einer Aussparung C versehen, um ihre Kontaktierung mit der falschen Leitung zu verhindern. Diese Aussparungen sind jedoch ebenfalls nicht zwingend erforderlieh. Beispielsweise ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.9 die Leitung 17 teilweise in eine in der flachen Tragplatte 15 ausgebildete Ausnehmung D eingelassen, wobei zwischen den Elektrodenplatten 6,7 und den Leitungen 17,19 Isolatoren 20 vorgesehen sind, so daß auf die Aussparungen C verzichtet werden kann. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der elektrisch leitende Gummi bzw. Kautschuk der Leitungen zu einer Schnur bzw. einem Band eines runden Querschnitts geformt, doch kann er auch andere Formen besitzen, beispielsweise die eines flachen Bands, eines Seils, einer Platte oder eines Stabs.
Die Fig. 10—12 veranschaulichen den wesentlichen Teil eines anderen Ausführungsbeispiels des vorliegenden Röntgenstrahlungsdetektors. Der Detektor ist mit elektrisch an die Elektroden 67 der Signalelektrodenplatten 6 angeschlossenen Mitteln zur Abnahme eines lonisierungsstroms versehen. Die Signal- und Vorspannelektrodenplatten 6 bzw. 7 entsprechen im wesentlichen den vorher beschriebenen Elektrodenplatten, nur mit dem Unterschied, daß jede Signalelektrodenplatte 6 mit einem Fortsatz M (vgl. F i g. 2) versehen ist. Eine Leiterplatte 21 ist mit Öffnungen 22 versehen, in welche die darauf ausgerichteten Fortsätze M der Signalelektrodenplatten 6 einschiebbar sind. In zumindest einem Abschnitt jeder öffnung 22 sind elektrische Leiterbahnen 23/ und 23y ausgebildet. Fig. 11 zeigt in vergrößertem Maßstab eine derartige Öffnung 22 mit den zugeordneten Leiterbahnen 23/und 23/ Die Leiterbahnen 23/und 23/ gehören dabei gegeneinander isolierten Stromkreisen an. Nach dem Einsetzen der Fortsätze M in die öffnungen 22 auf die in Fig. 10 angedeutete Weise werden die jeweiligen Elektroden 67 an Vorder- und Rückseite durch Löten oder mit Hilfe eines elektrisch leitfähigen Klebmittels oder anderer Mittel elektrisch mit den Leiterbahnen 23/ bzw. 23y verbunden und mechanisch an ihnen befestig».
Obgleich die gezeigten Fortsätze M der Signalelektrodenplatten 6 eine rechteckige Form besitzen, können sie auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise können die Fortsätze eine abgerundete Spitze besitzen oder zur Erleichterung der Einführung in die öffnungen 22 konisch ausgebildet sein. Weiterhin sind auch die öffnungen 22 in der Leiterplatte 21 nicht auf die Form gemäß Fig. 10 und 11 beschränkt. Bei der Leiterplatte 21 handelt es sich nicht um eine steife (gedruckte) Leiterplatte, sondern um eine flexible bzw. biegsame Leiterplatte. Außerdem können die Fortsätze M der Signalelektrodenplatten 6 an einer beliebigen ihrer Seiten Xu Xi, Y\ und Vj vorgesehen sein.
In Fig. 12 ist die Signalekktrodenplatte 6 zur Verdeutlichung ihres Aufbaus teilweise weggebrochen dargestellt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10—12 brauchen somit die Zuleitungen I5 nicht mit den Elektroden 67 an beiden Seiten jeder Signalelektrodenplatte 6 verbunden zu werden, so daß die störenden, bisherigen vorspringenden Anschlußpunkte entfallen. Infolgedessen können die Elektrodenplatten 6 und 7 mit kleineren gegenseitigen Abständen angeordnet werden.
Die Fig. 13 und 14 veranschaulichen einen wesentlichen Teil einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Röntgenstrahlungsdetektors. Bei diesem Detektor sind flache Tragplatten ohne Nuten bzw. Führungsrillen vorgesehen. In einem mit einem Gas zur Erfassung der Röntgenstrahlung gefüllten Gehäuse sind bei diesem Detektor zwei flache Tragplatten einander gegenüberliegend angeordnet, wobei Signal- und Vorspannelektrodenplatten einander abwechselnd, in im wesentlichen gleichmäßigen gegenseitigen Abständen, jeweils einander flächig zugewandt im Raum zwischen diesen flachen Tragplatten angeordnet sind. Die Ober- und Unterkanten der einzelnen Elektrodenplatten sind dabei mit Hilfe eines Klebemittels an den gegenüberliegenden flachen Tragplatten befestigt. Wie erwähnt, sind diese flachen Tragplatten auch nicht mit Führungsnuten für die betreffenden Elektrodenplatten versehen.
Fig. 13 veranschaulicht die Art und Weise, auf welche die Signalelektrodenplatten 6 und die Vorspannelektrodenplatten 7 mit Hilfe einer Montagevorrichtung oder Schablone ausgerichtet werden. In F i g. 14 ist
die Halterung der Elektrodenplatten 6 und 7 sowie der flachen Tragplatten zur Bildung des Hauptteils des Detektors durch die Schablone dargestellt.
Gemäß den Fig. 13 und 14 besteht die Montagevorrichtung oder Schablone aus zwei Blöcken 25 und 26, von denen der Block 25 eine gekrümmte Fläche Z/mit einer Anzahl von Nuten A\, A2, A3 usw. (vgl. Fig. 13) aufweist. Der Block 26 weist ebenfalls eine gekrümmte Fläche a' auf, die parallel zur Fläche b' liegt und mit einer Anzahl von Nuten B\, Bi, Bz usw. versehen ist. Gemäß Fig. 13 sind die Nuten A\ usw. sowie B\ usw. jeweils paarweise einander gegenüberstehend angeordnet. Beispielsweise wird eine Elektrodenplatte 6 oder 7 in die Nuten A\ und B\ eingesetzt. Durch abwechselndes Einsetzen der Elektrodenplatten 6 und 7 in die aufeinan-Verfolgenden Nutenpaare wird eine Anordnung gebildet, bei der die Elektrodenplatten 6 und 7 einander mit praktisch regelmäßigen gegenseitigen Abständen flächig gegenüberstehen und sich die dazwischen festgelegten Meßzellen gegenüber der Einfallsrichtung der Röntgenstrahlen 5 fächerartig erweitern.
Gemäß Fig. 14 sind die beiden die Schablone bildenden Blöcke 25 und 26 an einer Trennfuge C voneinander trennbar. Die Schablone kann aus einem Block oder mehreren Blöcken bestehen. Die Blöcke können zudem auf beliebige Weise miteinander verbindbar und voneinander trennbar sein. Die flachen Tragplatten 13 und 15 sind nicht mit Nuten zum Einschieben der Elektrodenplatten 6 oder 7 versehen. Die Tragplatten 13 und 15 müssen selbstverständlich Isoliereigenschaften besitzen, weshalb sie bevorzugt aus eloxiertem Aluminium bestehen.
Im folgenden ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlungsdetektors anhand von Fig. 14 beschrieben. Zunächst werden die Blöcke 25 und 26 der Montagevorrichtung oder Schablone an der Trennfuge G miteinander verbunden, worauf die flache Tragplatte 15 auf die dargestellte Weise an der Unterseite der Schablone angeordnet wird. Hierauf werden die Elektrodenpiatten 6 und 7 auf die vorher erwähnte Weise in die jeweiligen Nutpaare der Schablone eingesetzt, und anschließend wird die obere Tragplatte 13 auf die Elektrodenplatten 6 und 7 aufgelegt. In dieser Lage werden die oberen und unteren Enden der Elektrodenplatten 6 und 7 mit Hilfe eines Klebmittels, das vorher bereits auf die Flächen der Tragplatten 13 und 15 und/oder die oberen und unteren Enden der Elektrodenplatten 6 und 7 aufgetragen ist fest mit den Flächen H und / der Tragplatten 13 bzw. 15 verklebt Wahlweise kann das Klebmittel nach der Anordnung der Bauteile auf die in Fig. 14 dargestellte Weise auf vorgegebene Abschnitte aufgetragen werden. Ebenso ist es möglich, die Elektrodenplatten 6 und 7 mittels der Montagevorrichtung oder Schablone auf die jeweiligen Nutpaare auszufluchten und dann die Tragplatten 13 und 15 auf die Oberkanten bzw. Unterkanten der Elektrodenplatten 6 und 7 aufzulegen, falls die Konstruktion der Schablone dies zuläßt.
Bei dem in F i g. 3 und 4 dargestellten Röntgenstrahlungsdetektor können somit die herkömmlichen Tragelemente mit Nuten entfallen. Der Detektor weist vielmehr einfache flache Tragplatten auf, die infolge des Fehlens der Nuten nicht so stark bruchgefährdet sind und die Anordnung der Elektrodenplatten 6 und 7 in engeren gegenseitigen Abständen ermöglichen.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

kanten der Elektrodenplatte befestigt werden. Patentansprüche: _
1. Röntgenstrahlungsdetektor mit __ ^ Erfindung betrifft einen Röntgenstrahlungsde-
iektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie
smdl Edelgas mit -jiner großen Atemzahl verwendet, z. B. Xe-
Jng(19)eingepre dadurch gekenn- den im Gehäuse 1 angeordnet und auf die dargestellte
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